3D-Druck: Eine der revolutionärsten Fertigungstechnologien des 21. Jahrhunderts

Als Sie das Wort „3D-Druck“ zum ersten Mal hörten, stellten Sie sich da eine superfuturistische Technologie vor, die oft in Science-Fiction-Filmen vorkommt? Ob Sie es glauben oder nicht, der 3D-Druck gibt es jedoch schon seit fast 40 Jahren.

Drei-dimensionaler (3D-)Druck ist ein additives Herstellungsverfahren, bei dem aus einem digitalen Design ein physisches Objekt entsteht. Das Verfahren funktioniert, indem dünne Materialschichten in Form von flüssigem oder pulverförmigem Kunststoff, Metall oder Zement aufgetragen und die Schichten dann miteinander verschmolzen werden.

Hier ist eine kurze Zeitleiste des 3D-Drucks von den 1940er Jahren bis heute.

1940er: Konzept

In fact, 3D Printing has existed in concept since 1945 - Murray Leinster explained the term in his 1945 short story Things Pass By, "But this constructor is both efficient and flexible. I feed magnetronic plastics — the stuff they make houses and ships of nowadays — into this moving arm. It makes drawings in the air following drawings it scans with photo-cells. But plastic comes out of the end of the drawing arm and hardens as it comes ... following drawings only."

1980er: Geburt

Die ersten dokumentierten Iterationen des 3D-Drucks lassen sich bis in die frühen 1980er Jahre in Japan zurückverfolgen. 1981 veröffentlichte Dr. Hideo Kodama vom Nagoya Municipal Industrial Research Institute Einzelheiten zu einer "Rapid Prototyping"-Technik. Diese Forschung war das erste Stück Literatur, das den Schicht--für--Schicht-Ansatz beschrieb, der dem 3D-Druck so eigen ist. Seine Forschung umfasste das Drucken von Photopolymeren mit einem Verfahren, das der Stereolithographie vorausging, und sprach auch über Querschnittsscheiben von Schichten, die übereinander liegen, um das 3D-Objekt zu bilden. Dr. Kodama erfüllte die Patentanmeldung jedoch nicht vor Ablauf der Frist und erhielt das Patent nie.

A few years later, a trio of French engineers Alain Le Méhauté, Olivier de Witte, and Jean Claude Andréwas was seeking to create a rapid prototyping machine. Instead of resin, they sought to create a system that cured liquid monomers into solids by using a laser. They filed a patent for the stereolithography process, but abandoned due to a lack of business perspective.

Es war Chuck Hull, der den ersten 3D-Drucker gebaut hat. Er reichte 1986 das erste Patent für Stereolithographie (SLA) ein, gründete die 3D Systems Corporation und veröffentlichte 1988 das SLA-1, ihr erstes kommerzielles Produkt. Diese Maschine ermöglichte es, komplexe Teile Schicht für Schicht in einem Bruchteil der Zeit herzustellen, die normalerweise benötigt wird. Hull meldete mehr als 60 Patente rund um die Technologie an, wurde zum Paten der Rapid-Prototyping-Bewegung und erfand das STL-Dateiformat, das noch heute verwendet wird.

SLA war nicht das einzige additive Fertigungsverfahren, das in dieser Zeit erforscht wurde. 1988 brachte Carl Deckard an der University of Texas ein Patent für die SLS-Technologie ein, eine weitere 3D-Drucktechnik, bei der Pulverkörner lokal durch einen Laser miteinander verschmolzen werden. Inzwischen wurde Fused Deposition Modeling (FDM) auch von Scott Crump patentiert. Das Verfahren umfasste das Schmelzen eines Polymerfadens und dessen Ablagerung auf einem Substrat, Schicht für Schicht, um ein 3D-Objekt zu erzeugen.

1990er - 2000er: Wachstum

In den 1990er Jahren begannen viele Unternehmen und Start-ups aus dem Boden zu schießen und mit den verschiedenen additiven Fertigungstechnologien zu experimentieren. In dieser Zeit waren die Maschinen ganz anders als die, die wir jetzt benutzen. Sie waren schwierig zu verwenden, teuer und viele der endgültigen Ausdrucke erforderten viel Nachbearbeitung.-

Im Jahr 2004 gründete Dr. Adrian Bowyer, Dozent für Maschinenbau an der University of Bath in Großbritannien, das RepRap-Projekt. Es war ein Open--Projekt, das darauf abzielte, einen 3D-Drucker zu bauen, der die meisten seiner eigenen Teile drucken konnte. Die Idee dahinter war, den 3D-Druck zu demokratisieren, indem die Technologie Menschen auf der ganzen Welt zur Verfügung gestellt wird.

2009 war das Jahr, in dem die FDM-Patente gemeinfrei wurden, was den Weg für eine breite Innovationswelle bei FDM-3D-Druckern ebnete, einen Rückgang des Preises für Desktop-3D-Drucker und infolgedessen, da die Technologie zugänglicher war, einen Anstieg Sichtweite.

3D-Druck jetzt: Prime

Heute begannen die Preise für 3D-Drucker zu sinken, wodurch sie der breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht wurden. Neben den sinkenden Preisen stiegen auch die Qualität und der Druckkomfort.

3D-Druck wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt. Wissenschaftler der University of Southampton flogen das weltweit erste 3D--gedruckte unbemannte Flugzeug; die Hersteller eines 3D-gedruckten Autos erreichten mit einem Hybrid-Gas-/Elektromotor bis zu 200 mpg; und ein Start-up-, das sich auf den Bau ökologisch lebender Strukturen spezialisiert hat, entwickelte einen von Robotern- hergestellten Lebensraum, der für das Leben auf dem Mars geeignet ist.

Durchbrüche im 3D-Druck geschehen schneller als je zuvor. Ihre massive Wirkung und ihr großes Potenzial verändern unser Leben.